CN106575592B - 旋转阳极以及用于生产旋转阳极的方法 - Google Patents
旋转阳极以及用于生产旋转阳极的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106575592B CN106575592B CN201580042997.XA CN201580042997A CN106575592B CN 106575592 B CN106575592 B CN 106575592B CN 201580042997 A CN201580042997 A CN 201580042997A CN 106575592 B CN106575592 B CN 106575592B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- assembly
- anode
- inner disc
- rotary anode
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002583 angiography Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
- H01J35/105—Cooling of rotating anodes, e.g. heat emitting layers or structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
- H01J2235/081—Target material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
- H01J2235/086—Target geometry
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/12—Cooling
- H01J2235/1204—Cooling of the anode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2235/00—X-ray tubes
- H01J2235/12—Cooling
- H01J2235/1225—Cooling characterised by method
- H01J2235/1291—Thermal conductivity
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
本发明涉及一种旋转阳极(100)，包括：外部环状组合体(6)，其包括具有第一材料性质的第一碳材料以及基本上与所述外部环状组合体(6)的轮廓对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体(6)被配置为机械地稳定所述旋转阳极(100)；中间环状组合体(5)，其包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料；内部盘状组合体(2)，其包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料属性和所述第二材料属性不同的第三材料属性的第三碳材料，其中，所述内部盘状组合体(2)和所述中间环状组合体(5)被配置为提供在所述中间环状组合体(5)与所述内部盘状组合体(2)之间的热传导接合；以及接合组合体(3)，其包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体被耦合到所述中间环状组合体(5)和所述内部盘状组合体(2)。
Description
技术领域
本发明涉及用于X射线管的分段式混合碳旋转阳极的领域。具体地，本发明涉及旋转阳极以及用于生产旋转阳极的方法。
背景技术
在X射线管中的旋转阳极的阳极旋转频率以及能容忍的、非破坏性电子射束峰值功率水平受被作为阳极盘使用的-通常为钨的-金属的材料特性的限制。
EP 2188827B1描述了一种用于旋转阳极类型的高功率X射线管配置的阳极盘结构的混合设计。
其中所描述的X射线管配置配备有阳极。所描述的设计原理通过允许阳极的极其快速的旋转从而提供了克服峰值功率的热限制的手段。还描述了配备有高峰值功率阳极的X射线系统。这样的高速旋转阳极盘能够被应用在X射线管中，用于材料检查或医学放射成像，用于X射线成像应用，需要所述X射线成像应用以实时采集移动对象的图像数据，诸如，例如在心脏CT的范围中，或者用于任何其他X射线成像应用。所描述的系统涉及被划分成与邻近阳极段相独立的阳极段的旋转阳极盘。
发明内容
可能存在对改善用于X射线管的旋转阳极的需求。这些需求通过本发明的独立权利要求的主题来满足。根据从属权利要求和下文的描述，本发明的其他示范性实施例是显而易见的。
本发明的一个方面涉及一种旋转阳极，包括：外部环状组合体，其包括具有第一材料性质的第一碳材料以及与所述外部环状组合体的轮廓基本对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体被配置为机械地稳定所述旋转阳极；中间环状组合体，其包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料；内部盘状组合体，其包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料属性和所述第二材料属性不同的第三材料属性的第三碳材料，其中，所述内部盘状组合体和所述中间环状组合体被配置为提供在所述中间环状组合体与所述内部盘状组合体之间的热传导接合；以及接合组合体，其包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体被耦合到所述中间环状组合体和所述内部盘状组合体。
换言之，所述外部环状组合体被配置为将所述中间环状组合体与所述内部盘状组合体相耦合，并且被配置为机械地稳定整个组件。
本发明所使用的术语“机械地稳定”可以指代机械地将两个或更多个对象耦合或连接或固定在一起，得到对该结构的加强或强化。
本发明所使用的术语“与外部环状组合体的轮廓基本对齐”可以定义与外部环状组合体的轮廓平行的方向或者相对于外部环状组合体的轮廓的切线方向，具有小于20°、或者小于10°或者小于2°的偏差。
本发明有利地提供在所使用的碳材料的机械稳定性、重量与热传导性之间的折衷。
本发明有利地使用石墨或纤维增强碳复合材料，或者任何种类的碳复合材料来克服大的、相对重的、昂贵的金属阳极的限制。
本发明有利地改善对最大旋转频率并且对撞击在定位于阳极顶部上的焦斑轨迹的生成X射线的电子射束的最大电流密度强施加上限值的机械和热性质。为了增加旋转频率、电子射束(简写为e-射束)功率水平和密度、热承载力以及因此峰值X射线发射水平，主要解决了改进的冷却。
本发明有利地提供了一种用于X射线管的分段式碳旋转阳极。
本发明的另外的第二方面涉及一种X射线管，其包括：高压生成器、阴极以及根据本发明的第一方面或者根据本发明的第一方面的任意实施形式的旋转阳极。
本发明的另外的第三方面涉及一种用于生产旋转阳极的方法，所述方法包括以下步骤：提供外部环状组合体，所述外部环状组合体包括具有第一材料性质的第一碳材料以及基本上与所述外部环状组合体的轮廓对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体被配置为机械地稳定所述旋转阳极；提供中间环状组合体，所述中间环状组合体包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料；并且提供包括层状纤维结构的内部盘状组合体，并且内部盘状组合体包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料属性和所述第二材料属性不同的第三材料属性的第三碳材料，其中，所述内部盘状组合体和所述中间环状组合体被配置为提供在所述中间环状组合体与所述内部盘状组合体之间的热传导接合；并且提供接合组合体，其包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体被耦合到所述中间环状组合体和所述内部盘状组合体。
根据本发明的示范性实施例，所述中间环状组合体包括作为所述第二碳材料的石墨碳。
这有利地允许根据其相应的需求和所考虑的任务来对所述外部环状组合体和所述内部盘状组合体的精确调节。
根据本发明的示范性实施例，所述外部环状组合体和/或所述内部盘状组合体和/或中间盘状组合体基本上包括旋转对称。
这有利地提供了，所述旋转阳极能够在旋转阳极设置中容易地实施，并且所述旋转阳极在围绕旋转轴旋转时不包括不平衡。如本发明所使用的术语“基本上包括旋转对称”可以定义，对象在特定量的旋转之后是基本上相同的，忽略在正常生产或制造精度(例如，+/-5％)之内的长度偏差。对象可以具有超过一个旋转对称；例如，如果不考虑反射或将其翻转。旋转对称的程度是形状必须被转动多少度以在不同侧面或顶点上看上去是相同的。
根据本发明的示范性实施例，所述接合组合体包括作为金属或半金属的来自包括如下项的组的材料：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硅、锆、铌、钼、钯、银、铟、锡、铂或金。上文这些列出的元素中的任意元素的浓度可以高于0.5％，其中，％是以重量给出的。
这有利地允许提供在管制动期间和/或在管操作期间耐受非常高的温度(例如，高于1000℃的温度)的复合材料。
根据本发明的示范性实施例，所述接合组合体包括来自包括如下项的组的混合物或合金作为金属或半金属材料：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硅、锆、铌、钼、钯、银、铟、锡、铂或金。上文这些列出的元素中的任意元素的浓度可以高于0.5％，其中，％是以重量给出的。
根据本发明的示范性实施例，所述接合组合体包括高于1000℃的熔融或液化温度。这有利地允许改善所述旋转阳极的热鲁棒性。
根据本发明的示范性实施例，所述外部环状组合体被配置为限制所述旋转阳极的热膨胀或者被配置为限制离心力或者被配置为限制其他机械力。这有利地允许改善所述旋转阳极的热鲁棒性。
根据本发明的示范性实施例，所述中间环状组合体包括在所述中间环状组合体的横向侧面上的金属涂层。这提供了将所述旋转阳极的内部盘状组合体与所述中间环状组合体进行耦合和连接的改善的方式。
根据本发明的示范性实施例，所述中间环状组合体被配置为将热从所述中间环状组合体传输到所述旋转阳极的表面。这有利地允许改善所述旋转阳极的热鲁棒性，因为通过热扩散的冷却由于到所述旋转阳极的表面部分的改善的热传输而被改善。
根据本发明的示范性实施例，所述内部盘状组合体包括作为所述层状纤维结构的纺织层状结构，其具有纤维取向的第一优选方向和纤维取向的第二优选方向。这有利地允许改善所述旋转阳极的机械稳定性和热传导性。
根据本发明的示范性实施例，第一类型的纤维被沿着所述第一优选方向对齐，并且第二类型的纤维被沿着所述第二优选方向被对齐。
根据本发明的示范性实施例，所述第一类型的纤维被配置为机械地稳定所述内部盘状组合体，并且所述第二类型的纤维被配置为提供热传导性。
根据本发明的示范性实施例，所述外部环状组合体被配置为限制所述内部盘状组合体和所述中间组合体的热膨胀。
附图说明
通过参考如下示意性附图(其是未按比例绘制的)，将更为清楚地理解本发明的更为完整的意识以及其伴随的优点，在附图中：
图1示出了根据本发明的示范性实施例的旋转阳极的示意图；
图2示出了根据本发明的示范性实施例的用于生产旋转阳极的方法的示意性流程图；
图3示出了根据本发明的另一示范性实施例的用于生产旋转阳极的方法的示意性流程图；
图4示出了根据本发明的示范性实施例的用于生产旋转阳极的方法的示意性流程图；并且
图5示出了根据本发明的示范性实施例的X射线管的示意图。
具体实施方式
在附图中的图示纯粹是示意性的并且不旨在提供比例关系或尺寸信息。在不同的附图或图中，相似或相同的元件被提供有相同的附图标号。一般而言，相同的部分、单元、实体或步骤在说明书中被提供有相同的附图标记。
图1示出了根据本发明的示范性实施例的旋转阳极的示意图。
图1示出了分段式碳旋转阳极。根据本发明的示范性实施例，旋转阳极是从两种不同形式的碳材料制成的，所述碳材料包括不同的机械性质，例如，拉伸强度、弯曲强度、比重和/或不同的热性质，例如，热传导性、热扩散率、热膨胀系数。
根据本发明的示范性实施例，所述至少两种不同的环状组合体，例如，外部环状组合体以及内部盘状组合体，包括基本旋转对称的形状，例如它们包括环状或盘状的形状。本发明所使用的基本旋转对称意味着，例如，所述外部环状组合体和/或所述内部盘状组合体和/或所述接合组合体包括旋转不平衡，所述旋转不平衡为小于质量偏心率小于8mm的围绕旋转轴的质量的不均匀分布。
基本旋转对称性有利地允许所述旋转阳极的质量关于旋转轴的均匀地分布。这有利地允许防止为旋转阳极给出旋转结构的摆动运动特性或任意种类的振动的力矩。
根据本发明的示范性实施例，旋转阳极100可以包括外部环状组合体6、中间环状组合体5、内部盘状组合体2和接合组合体3。
外部环状组合体1可以由外部环状组合体6和中间环状组合体5形成。
外部环状组合体6可以包括具有第一材料性质的第一碳材料以及与所述外部环状组合体6的轮廓基本对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体6可以被配置为机械地稳定所述旋转阳极100，或者换言之，被配置为机械地稳定所述中间环状组合体5、所述内部盘状组合体2和所述接合组合体3。
所述中间环状组合体5可以包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料，其中，所述中间环状组合体5被配置为提供在所述外部环状组合体6与内部盘状组合体2之间的热传导接合。
所述内部盘状组合体2可以包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料性质和所述第二材料性质不同的第三材料性质的第三碳材料。所述外部环状组合体6、所述中间环状组合体5和所述内部盘状组合体2可以包括碳材料、石墨碳材料或者碳复合材料。
所述碳复合材料还可以被称为碳纤维强化的碳(简写为C/C或CFRC)或者强化的碳-碳(RCC)或者碳纤维碳母体复合物(CFC)。所述石墨碳材料还可以被称为石墨。碳纤维-强化的碳(在下文，使用简写C/C)是包括在石墨碳或石墨的母体中的碳纤维增强的复合材料。所述石墨碳和碳复合材料可以包括无定形碳。
所述外部环状组合体6、所述中间环状组合体5以及所述内部盘状组合体2的所述碳材料可以都是不同的碳材料或者可以至少部分地(例如，三种中的两种)是不同材料或者可以是相同的碳材料。
根据本发明的示范性实施例，所述内部盘状组合体可以包括作为所述层状纤维结构的纺织层状结构，其具有纤维取向的第一优选方向和纤维取向的第二优选方向。
第一类型的纤维可以沿着所述第一优选方向被对齐并且第二类型的纤维可以沿着第二优选方向被对齐，其中，所述第一类型的所述纤维被配置为机械地稳定所述内部盘状组合体2，并且所述第二类型的所述纤维被配置为提供热传导性。
所述第三方向可以相对于所述旋转阳极的外部轮廓基本径向或切向的。可以使用填充材料，例如C/C材料。C/C材料的性质能够通过如下操作来调谐：选择各种类型的纤维、调节纤维体积含量、定义纤维取向、各种层的组合以及对浸润填充材料的选择。这有利地提供具有如下优点的旋转阳极，如：高比热、卓越的高温摩擦以及卓越的磨损特性。所述纤维可以的纺织的或铺设的。
所述外部环状组合体1可以包括C/C材料。
接合组合体3可以包括金属或半金属材料，并且所述接合组合体可以被配置为将所述中间环状组合体与所述内部盘状组合体相连接。所述接合组合体3可以形成在至少两种不同形式的碳之间的金属接合-所述外部环状组合体1和所述内部盘状组合体2-形成所述X射线管的所述旋转阳极，并且所述接合组合体3可以具有1000℃或更高的熔融或液化温度。
所述接合组合体3可以包括金属或半金属材料，如：例如钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硅、锆、铌、钼、钯、银、铟、锡、铂或金，或这些材料的任何组合或任何合金。
所述碳纤维-强化的碳(C/C)外部环状或所述外部环状组合体1可以针对所述旋转阳极的增强的机械稳定性而被使用。
所述外部环状组合体1的所述中间环状组合体5可以提供更高的-与其他碳材料相比-热传导性。所述中间环状组合体5可以被配置为在顶部上接受涂层，其中，所述涂层适于作为针对在X射线管内部的撞击电子射束的生成X射线的焦斑轨迹。
所述内部盘状组合体2可以从碳纤维强化的碳盘状材料制成。所述内部盘状组合体可以包括中心孔或者任何其他中心凹槽，其被配置为将所述旋转阳极连接到驱动电机。
所述接合组合体3可以被制成包括例如15％镍、5％铬、80％铁的环形金属接合，形成具有大于1300℃的液化温度的合金或金属复合物。
作为对所述中间环状组合体5的顶部侧5a上的金属涂层，例如钨或铼，可以被用作跟踪撞击电子射束的材料。
图2示出了用于生产旋转阳极的方法的示范性流程图。
在用于产生旋转阳极的方法的步骤1中，所述外部C/C环和所述石墨环被机械地挤压到彼此中。
在步骤2中，大致15％镍、大致5％铬、大致80％铁的金属组合体被放到所述石墨环的最内表面上。本申请所使用的大致可以指代小于10％的相对偏移。
在步骤3中，中心定位的层状C/C盘被利用良好定义的机械力挤压到所述外部结构或外部环状组合体1中，在该步骤中，可以使用形成挤压，通常简写为挤压，其是通过应用压力来改变工件的形状的机械工具，如在附图中所示的。
在步骤4中，示出了所组装的并且在任何加热处理之前的旋转阳极。
在步骤5中，所述旋转阳极被加热到例如超过1300℃以便于接合。所述加热可以在真空炉或者在由化学惰性或非活性保护气体氛围(例如，气体氛围，其在一组给定状况下不经受与所述旋转阳极的化学反应)净化的炉中执行的，在步骤5中，炉可以被用于提供加热，如在附图1所示的。
在步骤6中，在冷却到室温之后，可以拆卸基于多碳材料的阳极。构成所述阳极的不同高度的个体碳组合体可以被机械加工并且被成形以达到具有期望形状的均匀光滑表面。高度差异可以例如在1mm到7mm或者0.5mm到4mm的范围中。
在步骤7中，所述多碳复合阳极可以被转移到合适的单元，其允许将金属焦斑轨迹沉积到所述多碳复合阳极的至少石墨环上。
在步骤8中，化学蒸汽沉积或者物理蒸汽沉积工艺，例如等离子喷涂方法或者等离子CVD方法，被用于将金属焦斑轨迹在升高的或者非升高的温度沉积到多碳复合阳极，以实现旋转阳极。
后处理可以包括另外的步骤，如：研磨、抛光或清洁，其可以被执行以生成所述旋转阳极的表面修整。
图3示出了根据本发明的另一实施例的用于生产旋转阳极的方法的示范性流程图。
用于生产旋转阳极的所述方法可以包括如下步骤：
作为所述方法的第一步骤，可以执行提供S1外部环状组合体6，外部环状组合体6包括具有第一材料性质的第一碳材料以及与所述外部环状组合体6的轮廓基本对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体6被配置为机械地稳定所述旋转阳极100。
作为所述方法的第二步骤，可以执行提供S2中间环状组合体5，所述中间环状组合体5包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料，并且提供内部盘状组合体2，内部盘状组合体2其包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料性质和所述第二材料性质不同的第三材料性质的第三碳材料，其中，所述内部盘状组合体2和所述中间环状组合体5被配置为提供在所述中间环状组合体5与所述内部盘状组合体2之间的热传导接合。
作为所述方法的第三步骤，可以执行提供S3接合组合体3，接合组合体3包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体被耦合到所述中间环状组合体5与所述内部盘状组合体2。
所述接合组合体3可以包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体3被耦合到所述外部环状组合体1和所述内部盘状组合体2。
此外，可以进行对所述旋转阳极的组装，其中，所述旋转阳极被组装。
图4示出了用于生产旋转阳极的方法的流程图。所述方法可以包括如下步骤：
在步骤S11中，可以执行加热所述外部C/C环和所述石墨环并且将所述C/C环和所述石墨环在机械上挤压到彼此中。
在步骤S12中，可以执行将包括镍、铬、铁或其他金属的金属层置于所述石墨环的最内表面上。
在步骤S13中，中心定位的层状C/C盘可以用良好定义的机械力被挤压到包括外部C/C环、石墨环以及金属层的外部结构中。
在步骤S14中，所述旋转阳极可以被组装和制备用于随后的加热过程。如，所述旋转阳极可以通过利用氮气溶解或净化来清洁。
在步骤S15中，所述阳极可以被加热到1300℃以便于接合。所述加热工艺可以在真空炉中执行。
在步骤S16中，在冷却到室温之后，可以拆卸基于多C的阳极。构成所述阳极的不同高度的个体C部件被机械加工并且被成形以达到具有期望形状(例如，平的或弯曲的)的均匀光滑表面。
在步骤S17中，所述多C阳极可以被转移到合适的单元，所述合适的单元允许将金属焦斑轨迹(其形成在顶部侧5a上的金属涂层)沉积到所述多C阳极的至少石墨环上。
在步骤S18中，可以执行CVD或PVD过程，例如，等离子喷涂方法或等离子CVD方法，可以被用于将金属焦斑轨迹(其形成在顶部侧5a上的金属涂层)以升高的温度沉积到所述多C阳极上，以达到在该图的中心中所示的产品。有时可以执行额外的步骤，如研磨、抛光等，以生成适用于X射线生成的e射束焦斑轨迹的表面修整。
图5示出了根据本发明的另一实施例的X射线管的示意图。
所述X射线管300可以包括高压生成器220、阴极210和旋转阳极100。
所述旋转阳极100可以通过来自X射线管300外部的一系列定子绕组的电磁感应来旋转。
热移除或直接冷却可以通过传导或对流来执行，所述旋转阳极可以被浮置在滚珠轴承上，其具有通过传导来提供冷却的银粉末润滑。
所述旋转阳极可以被用在X射线管中，所述X射线管正在生成X射线，用于高性能计算机断层摄影CT、扫描和血管造影系统，或者用于任何其他高性能医学X射线管。
所述X射线管可以具有达80kW或100kW以及更大的例如达200kW的功率级。
必须注意到，本发明的实施例是参考不同的主题来描述的。具体而言，一些实施例是参考方法型的权利要求来描述的，而其他实施例是参考设备型的权利要求来描述的。
然而，本领域技术人员根据上文和先前的描述将获知，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，属于不同主题的特征之间的任意组合也被认为被本申请公开。
然而，所有特征能够被组合，提供超过这些特征的简单几何的协同效应。
尽管在附图和上述说明中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被理解为是说明性的或示范性的，而非限制性的，本发明并不限于所描述的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容和随附权利要求，在实践所主张的发明时能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。权利要求书中的任何附图标记都不应当被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种旋转阳极(100)，包括：
-外部环状组合体(6)，其包括具有第一材料性质的第一碳材料以及与所述外部环状组合体(6)的轮廓基本对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体(6)被配置为机械地稳定所述旋转阳极(100)；
-中间环状组合体(5)，其包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料，并且被配置用于经历生成X射线的电子射束的撞击；
-内部盘状组合体(2)，其包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料性质和所述第二材料性质不同的第三材料性质的第三碳材料，其中，所述内部盘状组合体(2)和所述中间环状组合体(5)被配置为提供在所述中间环状组合体(5)与所述内部盘状组合体(2)之间的热传导接合；以及
-接合组合体(3)，其包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体被耦合到所述中间环状组合体(5)与所述内部盘状组合体(2)。
2.根据权利要求1所述的旋转阳极，
其中，所述中间环状组合体(5)包括作为所述第二碳材料的石墨碳。
3.根据权利要求1所述的旋转阳极，
其中，所述接合组合体(3)包括作为所述金属或半金属材料的来自包括以下项的组的材料：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硅、锆、铌、钼、钯、银、铟、锡、铂或金。
4.根据权利要求1所述的旋转阳极，
其中，所述接合组合体(3)包括作为所述金属或半金属材料的来自包括以下项的组的混合物或合金：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝、硅、锆、铌、钼、钯、银、铟、锡、铂或金。
5.根据权利要求1所述的旋转阳极，
其中，所述接合组合体(3)包括高于1000℃的熔融或液化温度。
6.根据权利要求1所述的旋转阳极，
其中，所述内部盘状组合体(2)和所述中间环状组合体(5)被配置为经由所述内部盘状组合体(2)将来自所述中间环状组合体(5)的热传输到所述内部盘状组合体(2)的内部轮廓(2a)。
7.根据权利要求1所述的旋转阳极，
其中，所述外部环状组合体(6)被配置为限制所述旋转阳极的热膨胀或者被配置为限制离心力或者被配置为限制其他机械力。
8.根据权利要求7所述的旋转阳极，
其中，所述中间环状组合体(5)包括在所述中间环状组合体(5)的侧面上的金属涂层。
9.根据权利要求7所述的旋转阳极，
其中，所述中间环状组合体(5)被配置为将来自所述中间环状组合体(5)的热传输到所述旋转阳极的表面。
10.根据前述权利要求1至9中的一项所述的旋转阳极，
其中，所述内部盘状组合体(2)包括作为所述层状纤维结构的纺织层状结构，所述纺织层状结构具有纤维取向的第一方向和纤维取向的第二方向。
11.根据权利要求10所述的旋转阳极，
其中，第一类型的纤维沿着所述第一方向被对齐，并且第二类型的纤维沿着所述第二方向被对齐。
12.根据权利要求11所述的旋转阳极，
其中，所述第一类型的纤维被配置为机械地稳定所述内部盘状组合体(2)，并且所述第二类型的纤维被配置为提供热传导性。
13.根据前述权利要求1至9中的一项所述的旋转阳极，
其中，所述外部环状组合体(6)被配置为限制所述内部盘状组合体(2)与所述中间环状组合体(5)的热膨胀。
14.一种X射线管，其包括高压生成器、阴极、以及根据前述权利要求1至13中的任一项所述的旋转阳极。
15.一种用于生产旋转阳极的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供(S1)外部环状组合体(6)，所述外部环状组合体包括具有第一材料性质的第一碳材料以及与所述外部环状组合体(6)的轮廓基本对齐的碳纤维，其中，所述外部环状组合体(6)被配置为机械地稳定所述旋转阳极(100)；
-提供(S2)中间环状组合体(5)，所述中间环状组合体包括具有与所述第一材料性质不同的第二材料性质的第二碳材料，并且被配置用于经历生成X射线的电子射束的撞击，并且提供内部盘状组合体(2)，所述内部盘状组合体包括层状纤维结构以及具有与所述第一材料性质和所述第二材料性质不同的第三材料性质的第三碳材料，其中，所述内部盘状组合体(2)和所述中间环状组合体(5)被配置为提供在所述中间环状组合体(5)与所述内部盘状组合体(2)之间的热传导接合；并且
-提供(S3)接合组合体(3)，所述接合组合体包括金属或半金属材料，其中，所述接合组合体被耦合到所述中间环状组合体(5)与所述内部盘状组合体(2)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14180664.6 | 2014-08-12 | ||
| EP14180664 | 2014-08-12 | ||
| PCT/EP2015/064523 WO2016023669A1 (en) | 2014-08-12 | 2015-06-26 | Rotating anode and method for producing a rotating anode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106575592A CN106575592A (zh) | 2017-04-19 |
| CN106575592B true CN106575592B (zh) | 2020-10-16 |
Family
ID=51300655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580042997.XA Active CN106575592B (zh) | 2014-08-12 | 2015-06-26 | 旋转阳极以及用于生产旋转阳极的方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10056222B2 (zh) |
| EP (1) | EP3180797B1 (zh) |
| JP (1) | JP6334811B2 (zh) |
| CN (1) | CN106575592B (zh) |
| WO (1) | WO2016023669A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108883302B (zh) | 2016-03-30 | 2021-06-08 | 皇家飞利浦有限公司 | 自适应辐射治疗规划 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4344012A (en) * | 1979-03-15 | 1982-08-10 | Huebner Horst | Anode disc for a rotary-anode X-ray tube |
| CN101779267A (zh) * | 2007-08-16 | 2010-07-14 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于旋转阳极型高功率x射线管构造的阳极盘结构的混合设计 |
| CN102194632A (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-21 | 通用电气公司 | 用于液态金属轴承的界面及其制造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2593638B1 (fr) | 1986-01-30 | 1988-03-18 | Lorraine Carbone | Support pour anticathode tournante de tubes a rayons x |
| JPS643947A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Hitachi Ltd | Rotary anode target for x-ray tube |
| FR2625035B1 (fr) * | 1987-12-22 | 1993-02-12 | Thomson Cgr | Anode tournante en materiau composite pour tube a rayons x |
| US6847699B2 (en) * | 2000-12-04 | 2005-01-25 | Advanced Ceramics Research, Inc. | Composite components for use in high temperature applications |
| US7382864B2 (en) | 2005-09-15 | 2008-06-03 | General Electric Company | Systems, methods and apparatus of a composite X-Ray target |
| DE102006038417B4 (de) * | 2006-08-17 | 2012-05-24 | Siemens Ag | Röntgenanode |
| US8363787B2 (en) | 2009-03-25 | 2013-01-29 | General Electric Company | Interface for liquid metal bearing and method of making same |
| US8948344B2 (en) * | 2009-06-29 | 2015-02-03 | Koninklijke Philips N.V. | Anode disk element comprising a conductive coating |
| EP2449572B1 (en) | 2009-06-29 | 2017-03-08 | Koninklijke Philips N.V. | Anode disk element comprising a heat dissipating element |
-
2015
- 2015-06-26 JP JP2017506791A patent/JP6334811B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2015-06-26 EP EP15731932.8A patent/EP3180797B1/en active Active
- 2015-06-26 WO PCT/EP2015/064523 patent/WO2016023669A1/en active Application Filing
- 2015-06-26 CN CN201580042997.XA patent/CN106575592B/zh active Active
- 2015-06-26 US US15/327,270 patent/US10056222B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4344012A (en) * | 1979-03-15 | 1982-08-10 | Huebner Horst | Anode disc for a rotary-anode X-ray tube |
| CN101779267A (zh) * | 2007-08-16 | 2010-07-14 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于旋转阳极型高功率x射线管构造的阳极盘结构的混合设计 |
| CN102194632A (zh) * | 2010-03-03 | 2011-09-21 | 通用电气公司 | 用于液态金属轴承的界面及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3180797B1 (en) | 2018-02-28 |
| US10056222B2 (en) | 2018-08-21 |
| EP3180797A1 (en) | 2017-06-21 |
| WO2016023669A1 (en) | 2016-02-18 |
| CN106575592A (zh) | 2017-04-19 |
| JP2017527076A (ja) | 2017-09-14 |
| JP6334811B2 (ja) | 2018-05-30 |
| US20170169985A1 (en) | 2017-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104051207B (zh) | 用于旋转阳极型高功率x射线管构造的阳极盘结构的混合设计 | |
| CN102257591B (zh) | 将高z焦点轨迹层附着于用作旋转阳极靶的碳-碳复合衬底 | |
| EP2449572B1 (en) | Anode disk element comprising a heat dissipating element | |
| US8509386B2 (en) | X-ray target and method of making same | |
| US7720200B2 (en) | Apparatus for x-ray generation and method of making same | |
| US20110038459A1 (en) | X-ray tube bearing shaft and hub | |
| JP5651690B2 (ja) | 伝熱膜を有するアノードディスク素子 | |
| CN106575592B (zh) | 旋转阳极以及用于生产旋转阳极的方法 | |
| US9449782B2 (en) | X-ray tube target having enhanced thermal performance and method of making same | |
| US20080101541A1 (en) | X-ray system, x-ray apparatus, x-ray target, and methods for manufacturing same | |
| JPS6166349A (ja) | Ｘ線管用回転陽極タ−ゲツトおよびその製造方法 | |
| JP2015506547A (ja) | ろう付けｘ線管アノード | |
| JPS62180939A (ja) | Ｘ線管用回転陽極タ−ゲツト及びその製造方法 | |
| JPS63124352A (ja) | Ｘ線管タ−ゲツト |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |