CN109844897B - 用于x射线管阳极的散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X射线管(100)，所述X射线管(100)中设置有电子源(106)和阳极(200)。所述阳极包括被定位成接收由所述电子源(106)发射的电子(‘e’)的目标表面(204)。热结构(208)与阳极(200)直接接合。所述热结构(208)限定被构造成接收和循环冷却剂的流体通路(211)。导热多孔基质(230)设置在所述流体通路(211)内，以便促进在所述目标表面(204)处生成的热量(220)向所述冷却剂的传递。

Description

用于X射线管阳极的散热器

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2017年3月21日提交的标题为“HEAT SINK FOR X-RAY TUBEANODE”的美国专利申请号15/465,499的优先权，其要求2016年11月26日提交的标题为“HEAT SINK FOR X-RAY TUBE ANODE”的美国专利申请号62/426,487的优先权，所述两个专利申请的全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明所公开的实施方案总体上涉及X射线管装置。具体地，所述实施方案涉及采用散热器以增大从X射线管部件到冷却剂的热传递速率的冷却系统。

背景技术

X射线产生装置用于工业和医疗的各种应用中。这种设备通常用于诸如诊断和治疗放射学、半导体生产和制造以及材料试验的应用。虽然用于许多不同的应用，但是X射线管的基本操作是类似的。大体来说，当电子产生、加速然后撞击特定组合物的材料时，产生X射线或X射线辐射。

无论X射线装置用于何种应用，其通常包括多个共用元件，所述多个共用元件包括在真空壳体内呈间隔布置的阴极或电子源和阳极。阳极包括被取向为接收由阴极发射的电子的目标表面。在操作中，施加于阴极的长丝部分的电流通过热电子放射致使电子从长丝发射。然后，电子在阴极与阳极之间施加的电位的影响下朝向阳极的目标表面加速。在接近并撞击阳极目标表面时，电子中的许多发射或者致使阳极发射频率极高的电磁辐射，即X射线。产生的X射线的具体频率在很大程度上取决于用于形成阳极目标表面的材料的类型。通常采用具有高原子序数(“Z”序数)的阳极目标表面材料。X射线通过管中的窗口离开X射线管并进入X射线受检者。众所周知，X射线可用于治疗剂治疗、X射线医学诊断检查或材料分析程序。

碰撞阳极目标表面的电子中的一些将其相当大部分的动能转换成x射线。然而，许多电子由于它们与阳极目标表面的交互作用而不产生X射线，而是将其动能以热量的形式传递给阳极和其它X射线管结构。由于这些电子的相当大量的动能，由这些电子产生的热量可能很大。必须可靠且连续地移除或以其它方式管理由于电子碰撞目标表面而生成的热量。如果不加以控制，最终会损坏x射线管并且缩短其使用寿命。此外，去除过多的热量允许X射线管系统的功率容量成比例地增加，从而提高图像质量。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍下文将在具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容既不意图识别要求保护的主题的关键特征或基本特性，也不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。

示例性实施方案包括具有真空壳体的X射线管，在所述真空壳体内设置有电子源和阳极。在一个公开的实施方案中，所述阳极是固定式类型的，其包括被定位成接收由所述电子源(例如设置在阴极头内的长丝)发射的电子的目标表面。当电子撞击所述目标表面时生成X射线。另外，在所述目标表面的区域中生成热量。为了辅助去除至少一些这种热量，热结构与所述阳极直接接合。

在一个实例中，所述热结构限定被构造成使冷却剂(诸如水)循环以吸收热量的流体通路。另外，导热多孔基质设置在所述流体通路内，以便促进在所述目标表面处生成的热量向循环通过所述通路的所述冷却剂的传递。

在一个实施方案中，所述流体通路包括入口和出口，所述入口被构造成将所述冷却剂引入所述流体通路，所述出口被构造成从所述通路输出所述冷却剂。在一些实施方案中，泵用于使所述冷却剂连续循环通过所述流体通路，并且热交换装置在所述冷却剂再循环返回到所述热结构之前从所述冷却剂中去除热量。

在一个实施方案中，所述冷却剂以预定压力通过所述多孔基质输送。在一个实施方案中，所述冷却剂以预定流速通过所述多孔基质输送。

在一个实施方案中，所述导热多孔基质被布置成在所述通路内限定多个流体流路径。

尽管可使用各种构造，但是所述多孔基质由导热材料构成，所述导热材料被布置在允许所述冷却剂循环通过所述通路并且增加热量向所述冷却剂的传递的多孔基质中。

在一个实施方案中，所述多孔基质由导热颗粒构成，所述导热颗粒适当地互连或附接以提供所述多孔基质。

在一个实施方案中，所述基质形成丝网。在另一个实施方案中，所述基质形成多孔泡沫结构。在另一个实施方案中，所述基质形成开孔泡沫结构。

在一个实施方案中，所述颗粒具有基本上球形的形状。在另一个实施方案中，所述颗粒具有基本上圆柱形的形状。

在一个实施方案中，所述颗粒由任何适当的材料形成，包括碳、铜、钢、黄铜、钨、铝、镁、镍、金、银、氧化铝、氧化铍和/或石墨。

在另一个实施方案中，提供了用于X射线管的阳极。所述阳极包括具有第一表面和第二表面的主体。所述第一表面包括被定位成接收从阴极发射的电子的目标区域。散热器邻近所述第一表面定位，使得在所述目标区域中生成的至少一些热能传导到所述散热器。流体贮存器形成在所述散热器的内部区域内。所述流体贮存器被构造成接收冷却剂。各自彼此附接以形成多孔基质的多个颗粒设置在所述流体贮存器内。

在一个实施方案中，所述散热器直接附接到所述阳极的所述第二表面。

在另一个实施方案中，所述散热器整合在所述主体内所述第一表面与所述第二表面之间。

在另一个实施方案中，提供了一种用于冷却X射线管的至少一部分的方法。所述方法包括：以预定流速提供冷却剂流；以及引导所述冷却剂与彼此附接的多个颗粒接触以形成多孔基质。在阳极的目标表面处生成的热能被传导到所述颗粒并通过对流过程传递到所述冷却剂。

附加特征将在随后的描述中阐述，且部分特征将从描述中显而易见，或可通过实践本文的教导来领会。本发明的特征可借助于在附加的权利要求中特别指出的器械和组合来实现并获得。本发明的特征将从以下描述和附加的权利要求中变得更完全地显而易见，或可通过如后文阐述来实践本发明而领会。

附图说明

要求保护的发明的更具体描述将通过参考在附图中示出的示例性实施方案来呈现。可了解，这些附图仅仅描绘示例性实施方案，因此不应视为本发明范围的限制。

图1是X射线管和外部冷却单元的一个实例的透视图；

图2是图1的X射线管的截面图；

图3A是被构造用于与图1的X射线管结合使用的阳极的实施方案的一个实例的顶部透视图；

图3B是被构造用于与图1的X射线管结合使用的阳极的实施方案的一个实例的底部透视图；

图4是沿线4--4截取的图3A的阳极的截面图；

图5是图4的热结构实施方案的一部分的分解图；

图6是图4的阳极的截面图，其中分解图示出热结构的另一个实施方案；并且

图7是图4的阳极的截面图，其中分解图示出热结构的另一个实施方案。

具体实施方式

在实施方案的以下具体描述中，参考通过图示的方式示出本发明的示例性实施方案的附图。在附图中，若干视图中的相同附图标号描述大体类似的部件。充分详细地描述这些实施方案以使本领域技术人员能够实践本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可使用其它实施方案并且可进行结构、逻辑和电气上的变化。此外，应当理解，本发明的各种实施方案虽然不同，但未必相互排斥。例如，在一个实施方案中描述的特定特征、结构或特性可包括在其它实施方案内。因此，以下具体描述不具有限制性意义，并且本发明的范围仅通过随附权利要求连同此类权利要求享有的等效物的全部范围来限定。

首先参考图1，X射线组件的整体用10描绘。在此实例中，X射线组件10包括x射线管100和外部冷却单元300，所述外部冷却单元300通过冷却剂输送导管304和冷却剂返回导管302操作地连接到x射线管100。X射线管100包括外壳102，所述外壳102包括用于操作地连接到导管302和304的适当连接端口，如下面将进一步描述的。在外壳102内还形成有x射线窗口(表示为108、由诸如铍的x射线透射材料形成)，所述窗口允许x射线朝向受检对象发射。

参考图2，在壳102内形成有真空壳体104，所述真空壳体104内设置有阴极(整体表示为106)和阳极(整体表示为200)。在所示实施方案中，阳极200是固定的或固定式的，但是可使用替代构造。设置在阳极200的目标端202处的是目标表面204(图3A中示出)，所述目标表面204优选地包括诸如钨、钛、铑、铂、钼或铬(或其组合)的具有高原子(高“Z”)序数的材料，或在被高速电子流撞击时能够有效地生成X射线的任何其它材料。

在操作中，向阴极106(诸如长丝部件(未示出))提供电流，这通过热电子放射致使电子云(在图2中表示为“e”)从长丝发射。在阴极106与阳极200之间施加电压电位差，这又致使电子加速到高速并沿着朝向阳极200的目标表面204的路径行进。由于这种高速，电子“e”在接近目标表面204时具有相对大量的动能。当电子“e”与目标表面204碰撞时，此动能的一部分被转换成X射线(未示出)。目标表面204可以小角度或以另一合适的取向形成，使得所得的x射线被引导通过x射线管100的窗口108，并最终进入x射线受检者。

如在示例性实施方案中所示的，尽管不是必需的，但是护罩结构110可位于真空壳体内的阴极106与阳极200之间。护罩110可限定孔(表示为114)，所述孔的大小和形状被设计成基本上防止电子误碰撞阳极200而不是目标表面204。护罩110还可包括电子收集表面(表示为112、形成在孔114的一端处)，所述电子收集表面的形状(这里是凹形的)被设计以用于收集从目标表面204弹回的电子(有时被称为“反向散射”电子)，从而使再次碰撞阳极200或真空壳体内其它区域的这类电子最小化，从而避免进一步的热量生成和/或离焦辐射。

再次参考图1，提供了关于外部冷却单元300的结构和部件的附加细节。具体地，冷却单元300包含一定体积的冷却剂(未示出)。外部冷却单元300的一个实施方案包括贮存器320、被构造成以期望的流速和/或输送压力输送冷却剂的流体泵322，以及诸如风扇和/或散热器组合306等的热交换器装置，所述热交换器装置被构造成协同工作以使冷却剂连续循环通过x射线管100和阳极200，以便从阳极200和/或x射线管100的其它结构移除热量。注意，诸如外部冷却单元300的热交换装置是本领域所公知的。因此，应当理解，可采用各种其它热交换装置和/或部件来提供外部冷却单元300的功能性，如本文所公开的。

可使用冷却剂的不同类型中的任何一种来将足够的热传递提供到冷却剂中。例如，50％水/50％二醇组合可用作冷却流体。也可使用纯(或去离子)水，但是由于是闭环冷却系统，可添加细菌生长抑制剂(诸如二醇)。如果需要的话，在冷却剂被用作x射线管的电绝缘(诸如介电油(例如Shell Diala Oil AX和Syltherm 800))的一部分的情况下，可使用具有介电特性的冷却剂。应当理解，冷却剂可包括能够执行热吸收和去除的功能的任何其它适当的冷却剂，如本文所枚举的。需注意，如本文所设想的，“冷却剂”包括但不限于液相和双相冷却剂两者。

继续参考图1和图2，外部冷却单元300通过流体导管302和304与x射线管100(和其中的部件，如下面进一步描述的)连通。在所示实施方案中，导管304作为冷却剂输送导管操作以用于向x射线管提供已经通过并入冷却单元300内的热交换器装置移除热量的冷却剂，并且导管302作为冷却剂返回导管操作以用于使加热的冷却剂返回到单元300。需注意，由流体导管302和304(下面讨论)提供的功能性可使用包括但不限于软管、管路、管道等的各种部件或装置中的任何一种来实现。如图1所示，流体导管302和304可通过保持不透流体配置的任何合适的机构(诸如表示为303和305的夹具结构)可操作性地连接到x射线管外壳。当然，可使用任何其它合适的附接结构。

接下来参考图2至图4，以获得关于阳极200的示例性实施方案的进一步细节。如图2中最佳所示，阳极200可设置在真空壳体104内，使得目标表面204被定位成接收从阴极106发射的电子“e”，如上所述。在所示的实施方案中，阳极200包括主要主体部分206，所述主体部分206可由具有适当地高导热率的材料(诸如铜或铜合金)形成，但是也可使用具有合适导热率的其它材料。阳极200的高导热率有利于耗散由于电子“e”与目标表面204之间的交互作用而在目标表面204处产生的热能(在图4中表示为箭头220)中的至少一些。

如图2以及图4中的阳极200的横截面图进一步所示，还示出了与阳极200直接接合的热结构或散热器。在示出的实例中，通过在阳极200的主要主体部分206内在目标表面204下方的点处整合热结构208，表示为208的热结构与阳极直接接合。以这种方式，在目标表面204处或在目标表面204的区域中生成的热能220通过阳极200的居间主体部分206热传导到热结构208。应当理解，热结构可以不同于将其整合在主体部分206内的方式与阳极200直接接合。例如，热结构可在单独的部件中实现，所述部件又与阳极目标端202以热接触的方式放置。根据目标表面204的位置、阳极200的取向和形状，以及x射线管100的总体构造和热要求，也可使用其它构造。

在所示的实施方案中，热结构208是圆柱形的形状，并且形成被构造成接收冷却剂的流体通路贮存器211，如下面将进一步详细描述的。在一个实施方案中，热结构208的外周边具有近似图3A中209处的线所表示的周边的大小和形状，以便保持与目标表面204的整个宽度和长度基本上邻接的热接触。同样，根据给定阳极和目标表面的特定形状和大小，以及具体的热要求，可改变此大小和/或形状，包括沿其长度提供变化的形状。例如，除了圆柱形的(自顶视图查看)形状之外，由热结构208限定的贮存器211还可以是矩形或任何其它适当的形状，包括与给定目标表面形状相对应所需的不均一形状。而且，除了沿其长度的均一宽度之外，同样根据具体的热要求(例如，在对应于给定目标表面的较高热区域的某些区域中的较大宽度)，宽度(自侧视图查看)可变化。

如所指出的，热结构208被构造成限定至少一个流体通路，所述流体通路在所示的实例中表示为211。如图所示，流体通路可被构造以形成单个邻接的贮存器。可替代地，热结构可限定两个或更多个通路。另外，尽管所示实例示出了单个邻接的通路，但是在替代实施方案中，在一个或多个通路内可形成翅片、部分壁或其它类似结构。

如图3B中以及图4的截面图中可看到的，热结构208包括表示为214的至少一个流体入口通道和表示为216的至少一个流体出口通道。流体入口通道214与流体导管304流体连通，并且流体出口通道216与流体导管302流体连通。以这种方式，冷却剂在来自外部冷却单元300的压力下通过入口通道214和导管304被引入到流体通路贮存器211中，并且冷却剂通过出口通道216和导管302从通路贮存器211返回到冷却单元。在所示实施方案中，入口通道214和出口通道216各自一体形成在主要主体部分206内，但是也可使用其它流体导管结构。

同样如图2所示，流体入口通道214通过入口端口210与流体导管304流体连通，并且流体出口通道216通过出口端口212与流体导管302流体连通。在所示的实例中，入口端口210和出口端口212可各自形成在主要主体部分206的基部处，所述入口端口与出口端口中的每一个与通道(在图2中表示为230和232)接合，所述通道又分别与导管304和导管302连通。通道230、232可形成在x射线管外壳102的一部分内，直接在结构的壁内(如图所示)或者通过单独的管、管道等形成。

通过流体通路贮存器211的冷却剂的再循环可以是连续的，从而增强在目标表面204(或阳极200的其它区域)处生成的热量的去除。具体地，在目标表面204处生成的热量220被热传导到热结构208并被进入(表示为352)然后通过流体通路贮存器211循环的冷却剂吸收。将加热的冷却剂返回(表示为350)到外部冷却单元300，并且重复此过程。

为了增强热能的去除，实施方案还包括设置在流体通路贮存器211内的导热多孔基质。导热多孔基质用于促进和增强在目标表面处生成的热量向在流体通路211内循环的冷却剂的传递。例如，包含传导性多孔基质增大冷却剂与加热表面之间的相对有效表面积，所述加热表面正在传导在阳极区域(诸如目标表面204)中生成的热量。此外，由于冷却剂流动速度的增大，基质的多孔性质有利于改善从阳极到冷却剂的热传递，这至少部分地取决于由多孔基质提供的通路的横截面积。对于恒定的流速，冷却剂的速度随着通路(由多孔构造形成)的横截面积的减小而增大。使冷却剂的流动加速，然后使加速的冷却剂碰撞在一个或多个多孔基质的表面上是更有效的对流冷却方法。

参见图4和图5，在一个实施方案中，导热多孔基质可由多个彼此附接的多个颗粒构成，单个地表示为230。在图4所示的实施方案中，颗粒为近似球形的形状(在图5的分解图中进一步详细示出)。颗粒可诸如通过硬钎焊或其它合适的方式附接，以在颗粒之间产生冶金连结，并且由此形成可供冷却剂通过的多孔基质。颗粒可由足够导热的材料(诸如铜)构成。在替代实施方案中，多孔基质可由具有不同形状的颗粒构成，诸如圆柱形(其实例在图6的实施方案中示出，其中圆柱形颗粒表示为230')、或者球形与圆柱形的组合或其它形状。另外，颗粒可由具有足够高的导热率且适于制造成多孔结构的不同材料构成，诸如黄铜、钢、钨、铝、镁、镍、金、银、氧化铝、氧化铍等等。形状和/或材料可经选择以根据特定实现方式的需要实现不同程度的热传递和/或热存储。合适的多孔介质的其它实现方式可包括使用多孔石墨泡沫材料、开孔金属泡沫、编织的铜(或其它类似金属材料)丝网基质、(诸在如图7的示例性实施方案中所示的，其中多孔或丝网状结构表示为230”)或金属球形和/或圆柱形的烧结床。也可使用任何前述的组合，以便提供冷却剂流体可流动通过的多孔结构，并且冷却剂流体由此经历增加的热传递。另外，前述任一种都可与设置在通路贮存器211内的翅片或其它结构组合使用，以便进一步增强或加强热传递。类似地，虽然贮存器211被示出为单个通路，但是应当理解，同样根据给定阳极实现方式所需的热要求和热量去除构造，可实现多孔基质以在热结构208内提供多个流体路径。在美国专利号7,044,199和6,131,650中公开了合适的多孔基质和相关结构的实现方式的实例，所述专利中的每一个的全文以引用方式并入本文中。

在一个实施方案中，单个颗粒由直径约0.5-1.0毫米(mm)的铜球构成。也可使用其它大小(或大小和形状的组合)，这取决于例如给定流体流所需的孔隙率、热传递等。

举例来说，表示为100的那种X射线管的操作通常如下进行。外部冷却单元300通过导管304将冷却剂的流352引导到X射线管100中。冷却剂的流352通过流体入口通道214和操作性地连接到管道304的入口端口210被引导到形成在热结构208内的流体通路211。当冷却剂进入流体通路211时，它通过导热多孔基质。由于热结构208与阳极200接合，因此在阳极(特别是目标表面204)处生成的热能220传导到热传导多孔基质，并且被传递到循环冷却剂。加热的冷却剂通过流体出口通道216和出口端口212离开通路贮存器211并通过流体管道302返回到外部冷却单元300(表示为350的流)。通过冷却单元300从冷却剂中去除热量，然后使其再循环。

为了增强热结构208内的对流冷却，冷却剂可通过设置在冷却单元300内的泵以适当的流体流速和/或压力循环。通过多孔结构调整流速导致不同的热量去除速率。在一个实施方案中，使用约0.4与0.62加仑/分钟(g.p.m)(约1.514与2.347升/分钟)之间的流速来防止多孔结构中的流体沸腾，并防止由于过高的输送压力或流速而造成的对多孔结构的损坏。可根据多孔结构的结构完整性、热特性、所用冷却剂的类型等使用其它流体流速或流体压力。

总之，所公开的实施方案涉及一种具有改进的冷却特性，特别是在阳极区域，的X射线管。模拟数据表明，使用上述冷却技术的实现方式可大大改进热容量和操作能力。例如，利用具有多孔基质的热结构允许x射线管在较高能量输入下、以及较大焦斑大小(电子碰撞目标表面)操作，从而改善图像质量。

本发明可在不背离其精神或基本特性的情况下以其它具体形式来体现。所描述的实施方案在所有方面应被视为仅为说明性的而不是限制性的。因此，由随附权利要求而非上文描述指定本发明的范围。在权利要求的等效物的含义和范围内的所有改变都应涵盖在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种X射线管，其包括：

真空壳体，所述真空壳体中设置有电子源和阳极，所述阳极具有被定位成接收由所述电子源发射的电子的目标表面；

护罩，设置在所述真空壳体内，所述护罩限定孔，所述孔的大小和形状被设计成防止电子误碰撞所述阳极而不是所述目标表面；

热结构，所述热结构与所述阳极直接接合，所述热结构限定被构造成使冷却剂循环的流体通路；以及

导热多孔基质，所述导热多孔基质设置在所述流体通路内，以便促进在所述目标表面处生成的热量向所述冷却剂的传递，其中所述导热多孔基质包括多个颗粒，所述多个颗粒具有选自由以下项组成的组的形状：球形和圆柱形。

2.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述流体通路包括入口和出口，所述入口被构造成将所述冷却剂引入所述流体通路，所述出口被构造成从所述流体通路输出所述冷却剂。

3.如权利要求2所定义的X射线管，其中所述冷却剂以预定压力通过所述导热多孔基质输送。

4.如权利要求2所定义的X射线管，其中所述冷却剂以预定流速通过所述导热多孔基质输送。

5.如权利要求1所定义的X射线管，其还包括泵，所述泵被构造成将所述冷却剂输送到所述流体通路。

6.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述导热多孔基质被布置成在所述流体通路内限定多个流体流路径。

7.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述热结构包括导热材料。

8.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述导热多孔基质在目标支撑结构沿着由所述电子源发射的所述电子的方向相对于所述阳极的所述目标表面的相对侧上。

9.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述多个颗粒具有在颗粒之间的冶金连结。

10.如权利要求8所定义的X射线管，其中所述多个颗粒彼此附接以形成所述导热多孔基质。

11.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述导热多孔基质包括选自由以下项组成的组的结构：丝网、多孔泡沫和开孔泡沫。

12.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述导热多孔基质由选自由以下项组成的组的材料构成：碳、铜、钢、黄铜、钨、铝、镁、镍、金、银、氧化铝和氧化铍。

13.如权利要求12所定义的X射线管，其中所述碳为石墨的形式。

14.如权利要求1所定义的x射线管，其中所述阳极相对于所述电子源是固定式的。

15.一种用于X射线管的阳极，所述阳极包括：

主体，所述主体具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面包括被定位成接收电子的目标区域；

散热器，所述散热器邻近所述第一表面定位，使得在所述目标区域中生成的热能传导到所述散热器；

流体贮存器，所述流体贮存器形成在所述散热器的内部区域内并且被构造成接收冷却剂；以及

多个颗粒，所述多个颗粒彼此附接以形成设置在所述流体贮存器内的多孔基质，其中所述多个颗粒具有选自由以下项组成的组的形状：球形和圆柱形，

其中所述X射线管包括护罩，所述护罩限定孔，所述孔的大小和形状被设计成防止电子误碰撞所述阳极而不是所述目标区域。

16.如权利要求15所定义的阳极，其中所述散热器直接附接到所述第二表面。

17.如权利要求15所定义的阳极，其中所述散热器整合在所述主体内所述第一表面与所述第二表面之间。

18.如权利要求15所定义的阳极，其中所述多个颗粒由导热材料构成。

19.一种用于与具有固定式阳极的x射线管结合使用的x射线管冷却系统，所述x射线管冷却系统包括：

(a)至少一个流体通路，所述至少一个流体通路靠近所述固定式阳极设置，使得通过所述至少一个流体通路的冷却剂流吸收来自所述固定式阳极的至少一些热量；

(b)外部冷却单元，所述外部冷却单元使所述冷却剂流以预定流体流速循环通过所述至少一个流体通路；以及

(c)多个颗粒，所述多个颗粒彼此附接以形成设置在所述至少一个流体通路内的多孔基质，使得当所述冷却剂流动通过所述多孔基质时，在所述固定式阳极中生成的至少一部分热量传递给所述冷却剂，其中所述多个颗粒具有选自由以下项组成的组的形状：球形和圆柱形；以及

(d)护罩，所述护罩限定孔，所述孔的大小和形状被设计成防止电子误碰撞所述固定式阳极而不是目标表面，所述目标表面被定位成接收由电子源发射的电子。

20.一种用于冷却x射线管的至少一部分的方法，所述x射线管包括真空壳体，所述真空壳体具有设置在其中的电子源和阳极，所述阳极包括被定位成接收由所述电子源发射的电子的目标表面，所述方法包括：

(a)以预定流速提供冷却剂流；

(b)引导所述冷却剂与彼此附接的多个颗粒接触以形成多孔基质，其中在所述目标表面处生成的热能被传导到所述多个颗粒并通过对流传递到所述冷却剂，其中所述多个颗粒具有选自由以下项组成的组的形状：球形和圆柱形；以及

(c)护罩，设置在所述真空壳体内，所述护罩限定孔，所述孔的大小和形状被设计成防止电子误碰撞所述阳极而不是所述目标表面。

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