CN106941062A - 一种阴极倾斜式x射线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阴极倾斜式X射线装置，包括阳极靶盘、第一真空腔体、波纹管、第二真空腔体、陶瓷绝缘盘和阴极轴杆，所述第一真空腔体和第二真空腔体与波纹管以及阳极靶盘的铝质外壳通过焊接为一体化密封结构，所述陶瓷绝缘盘与第二真空腔体以及陶瓷绝缘盘与阴极轴杆均通过钎焊焊接形成一密封结构。该阴极倾斜式X射线装置，使旋转阳极靶盘的热量直接通过热传导的方式向外侧散热，能有效的提高X射线管的散热效率，在提高X射线管扫描热容量同时可很大程度地缩小X射线管的尺寸，使X射线管能满足高端人体断层摄影扫描仪CT、数字X光机DR、工业断层摄影扫描仪、工业探测探伤设备及其他移动X光设备等设备的工作要求。

Description

一种阴极倾斜式X射线装置

技术领域

本发明属于X射线管技术领域，具体涉及一种阴极倾斜式X射线装置。

背景技术

射线管是工作在高电压下的真空二极管，利用高速电子撞击金属靶面产生X射线的真空电子器件。包含有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极。两级均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。两个电极，分别用于接受电子轰击的靶材和发射电子的灯丝。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以X射线的形式放出，以这种形式产生的辐射称为轫致辐射。改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和X射线强度的大小。改变X光管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射X射线的能量或在不同能量处的强度。由于受高能电子轰击，X射线管工作时温度很高，需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然X射线管产生X射线的能量效率十分低下，但是在目前，X射线管依然是最实用的X射线发生器件，已经广泛应用于X射线类仪器。目前医疗用途主要分为诊断用X射线管和治疗用X射线管。

对X射线管的要求是焦点小，强度大，以形成较大的功率密度。因此，在阳极上须供给比较大的功率，但X射线管的效率很低，99％以上的电子束功率成为阳极热耗，而使焦斑过热。避免阳极过热的方法是对阳极或管子采取不同方式的冷却，以降低焦斑处的温度，或使靶面倾斜一定角度，以提供较大的散热面积。后又出现旋转阳极X射线管，因靶面高速旋转(达10000转/分)，允许功率密度高、焦点小。现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的X射线管，在控制栅上施加脉冲调制，以控制X射线的输出。改变脉冲宽度及重复频率，即可调整定时重复曝光。

现有的X射线管无论是应用在医疗设备上或是应用在工业探测设备上的，其结构都是由固定的或旋转的阳极靶盘和装有灯丝的阴极相对，封装在一个真空的玻璃壳内或者是一个由玻璃、陶瓷和金属组成的一个真空腔体内给阴极灯丝加电压后发出电子束，轰击在阳极靶盘上，形成X射线，从阳极侧面射出，照射在被测人体或物体上，此种结构的X光管其阴极都是固定的，阳极是旋转靶面的结构。

X射线管工作时产生的大量热量均由旋转阳极靶盘结构通过热辐射的方式经过真空腔体散发到X射线管外面。这种散热方式效率很低，在很大程度上影响了X射管的工作效率和工作寿命。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，X射线管工作时产生的大量热量均由旋转阳极靶盘结构通过热辐射的方式经过真空腔体散发到X射线管外面，其散热方式效率很低，在很大程度上影响了X射管的工作效率和工作寿命，而提出的一种阴极倾斜式X射线装置，能有效的提高X射线管的散热效率，在提高X射线管扫描热容量同时可很大程度地缩小X射线管的尺寸。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种阴极倾斜式X射线装置，包括阳极靶盘、第一真空腔体、波纹管、第二真空腔体、陶瓷绝缘盘、阴极轴杆和阴极灯丝固定装置，所述阳极靶盘的一面与第一真空腔体密封卡接，所述第一真空腔体安装在波纹管的侧面，所述波纹管的另一侧面与第二真空腔体连接，所述陶瓷绝缘盘与第二真空腔体以及陶瓷绝缘盘与阴极轴杆均通过钎焊焊接形成一密封结构，所述第一真空腔体、第二真空腔体、陶瓷绝缘盘和阴极轴杆相互之间形成一体化密闭的真空腔体，所述阴极灯丝固定装置安装在阴极轴杆内侧的空腔中，所述阴极轴杆的真空腔侧与阴极灯丝固定装置连接，其阴极灯丝固定装置内安装有灯丝，灯丝呈螺线管状，由阴极轴杆内的导电柱供电，阴极灯丝固定装置对所述灯丝起到保护作用，同时控制电子束的方向和形状；整个真空腔体随旋转阳极一起旋转，整个真空腔体设置于冷却油中，波纹管被管套内的固定装置弯曲，使得电子束发射方向对准阳极靶盘边缘的撞击斜面。

优选的，所述阴极灯丝固定装置包括阴极灯丝支座及束流罩。

优选的，所述第一真空腔体和第二真空腔体为铝质外壳。

优选的，所述阳极靶盘的侧面设有等距离至少设有八组散热槽孔。

优选的，所述灯丝发射的电子集中成束状飞向阳极靶盘所在的阳极靶盘。

优选的，所述波纹管是由多片超薄钛金属环片叠加焊接而成的焊接波纹管，其波纹管具有良好的柔韧性能和抗疲劳性能，能保证波纹管在旋转的同时维持一定的形变，同时保证真空腔体密封性能。

优选的，所述第一真空腔体和第二真空腔体与波纹管以及阳极靶盘的铝质外壳通过钎焊焊接为一体化密封结构。

优选的，所述第一真空腔体设有与波纹管内径匹配的向内便于安装的凸形圆边。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种阴极倾斜式X射线装置，与现有技术相比，本发明使旋转阳极靶盘的热量直接通过热传导的方式向外侧散热，能有效的提高X射线管的散热效率，在提高X射线管扫描热容量同时可很大程度地缩小X射线管的尺寸，使X射线管能满足高端人体断层摄影扫描仪CT、数字X光机DR、工业断层摄影扫描仪、工业探测探伤设备及其他移动X光设备等设备的工作要求。

附图说明

图1为本发明的非工作状态剖视图。

图2为本发明的工作状态剖视图。

图3为本发明的拆分图；

图4为本发明的立体图。

图中：1阳极靶盘、2第一真空腔体、3波纹管、4第二真空腔体、5陶瓷绝缘盘、6阴极轴杆、7阴极灯丝固定装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-4所示的一种阴极倾斜式X射线装置，包括阳极靶盘1、第一真空腔体2、波纹管3、第二真空腔体4、陶瓷绝缘盘5、阴极轴杆6和阴极灯丝固定装置7，阳极靶盘1的侧面设有等距离至少设有八组散热槽孔，该散热槽孔能够加快散热速度，阴极灯丝固定装置7包括阴极灯丝支座及束流罩，所述阳极靶盘1的一面与第一真空腔体2密封卡接，所述第一真空腔体2和第二真空腔体4为铝质外壳，且第一真空腔体2和第二真空腔体4与波纹管3以及阳极靶盘1的铝质外壳通过钎焊焊接为一体化密封结构，所述第一真空腔体2安装在波纹管3的侧面，第一真空腔体2设有与波纹管3内径匹配的向内便于安装的凸形圆边，该凸形圆边能够使得第一真空腔体2快速定位安装在波纹管3的内部，且具有很好的密封功能，所述波纹管3的另一侧面与第二真空腔体4连接，所述陶瓷绝缘盘5与第二真空腔体4以及陶瓷绝缘盘5与阴极轴杆6均通过钎焊焊接形成一密封结构，所述第一真空腔体2、第二真空腔体4、陶瓷绝缘盘5和阴极轴杆6相互之间形成一体化密闭的真空腔体，所述阴极灯丝固定装置7安装在阴极轴杆6内侧的空腔中，所述阴极轴杆6的真空腔侧与阴极灯丝固定装置7连接，其阴极灯丝固定装置7内安装有灯丝，灯丝呈螺线管状，由阴极轴杆6内的导电柱供电，阴极灯丝固定装置7对所述灯丝起到保护作用，同时控制电子束的方向和形状，所述灯丝发射的电子集中成束状飞向阳极靶盘1所在的阳极靶盘；整个真空腔体随旋转阳极一起旋转，整个真空腔体设置于冷却油中，波纹管3被管套内的固定装置弯曲，使得电子束发射方向对准阳极靶盘1边缘的撞击斜面。

如图1所示，本发明在非工作状态时，本发明的阳极靶盘1、第一真空腔体2、波纹管3、第二真空腔体4、陶瓷绝缘盘5和阴极轴杆6形成一个密闭的真空腔体；工作时，整个腔体会随旋转阳极一起旋转。阴极轴杆6的真空腔侧与阴极灯丝固定装置7(其包括阴极灯丝支座及束流罩)连接，其内安装有灯丝，灯丝呈螺线管状，由阴极轴杆6内的导电柱供电，束流罩对所述灯丝起到保护作用，同时控制电子束的方向和形状，当本发明安装到管套中使用时，波纹管3被管套内的固定装置弯曲，使得电子束发射方向对准阳极靶盘1边缘的撞击斜面，如图2所示，使所述灯丝发射的电子集中成束状飞向阳极靶盘。

如图2所示，本发明在工作状态时，所述灯丝通过阴极轴杆6内的导电柱供电加热升温一定程度后，产生自由电子并云集在其周围，当向两极提供高压电时，其灯丝通过阴极轴杆6接在高压电源的阴极(-)，阳极靶盘1的末端接在高压电源的阳极(+)，而且第一真空腔体2、波纹管3、第二真空腔体4为外壳部分接地处理，阴极与阳极间的电势陡增，处于活跃状态的自由电子，受强有力的吸引，成束的电子在真空中以高速由阴极向转动中的所述阳极靶盘1飞行，对所述阳极靶盘1进行轰击，所形成的X射线由X射线管窗口射出，阳极靶盘1产生大量的热量可直接传导到壳体并传递到冷却油中，大大提高了X射线管的散热效率。

同时整个真空腔体随着转阳极靶盘一起旋转，使电子束能轰击在阳极靶盘1的斜面的不同部位，提高了阳极靶盘1使用寿命。阴极轴杆6通过在管套内的轴杆固定装置作用下与靶面的轴线形成一定角度，波纹管3被弯曲(在波纹管的形变范围内)，使得整个真空腔体旋转时，阴极灯丝发射的电子束方向保持相对静止，使电子束轰击靶面1的位置也是保持相对静止的，从而保证X射线的焦点也是相对固定的。

本发明的波纹管3是由多片超薄钛金属环片叠加焊接而成的焊接波纹管，它具有良好的柔韧性能和抗疲劳性能，能保证波纹管3本体在旋转的同时维持一定的形变，同时保证真空腔体密封性能。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (8)

1.一种阴极倾斜式X射线装置，包括阳极靶盘(1)、第一真空腔体(2)、波纹管(3)、第二真空腔体(4)、陶瓷绝缘盘(5)、阴极轴杆(6)和阴极灯丝固定装置(7)，其特征在于：所述阳极靶盘(1)的一面与第一真空腔体(2)密封卡接，所述第一真空腔体(2)安装在波纹管(3)的侧面，所述波纹管(3)的另一侧面与第二真空腔体(4)连接，所述陶瓷绝缘盘(5)与第二真空腔体(4)以及陶瓷绝缘盘(5)与阴极轴杆(6)均通过钎焊焊接形成一密封结构，所述第一真空腔体(2)、第二真空腔体(4)、陶瓷绝缘盘(5)和阴极轴杆(6)相互之间形成一体化密闭的真空腔体，所述阴极灯丝固定装置(7)安装在阴极轴杆(6)内侧的空腔中，所述阴极轴杆(6)的真空腔侧与阴极灯丝固定装置(7)连接，其阴极灯丝固定装置(7)内安装有灯丝，灯丝呈螺线管状，由阴极轴杆(6)内的导电柱供电，阴极灯丝固定装置(7)对所述灯丝起到保护作用，同时控制电子束的方向和形状；整个真空腔体随旋转阳极一起旋转，整个真空腔体设置于冷却油中，波纹管(3)被管套内的固定装置弯曲，使得电子束发射方向对准阳极靶盘(1)边缘的撞击斜面。

2.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述阴极灯丝固定装置(7)包括阴极灯丝支座及束流罩。

3.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述第一真空腔体(2)和第二真空腔体(4)为铝质外壳。

4.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述阳极靶盘(1)的侧面设有等距离至少设有八组散热槽孔。

5.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述灯丝发射的电子集中成束状飞向阳极靶盘(1)所在的阳极靶盘。

6.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述波纹管(3)是由多片超薄钛金属环片叠加焊接而成的焊接波纹管，其波纹管(3)具有良好的柔韧性能和抗疲劳性能。

7.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述第一真空腔体(2)和第二真空腔体(4)与波纹管(3)以及阳极靶盘(1)的铝质外壳通过钎焊焊接为一体化密封结构。

8.根据权利要求1所述的一种阴极倾斜式X射线装置，其特征在于：所述第一真空腔体(2)设有与波纹管(3)内径匹配的向内便于安装的凸形圆边。